ES2298950T3 - CYCLE POWER STATION COMBINED WITH GAS AND STEAM TURBOGRUPES. - Google Patents
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Abstract
Un método para obtener la reconversión funcional en ciclo combinado de un par de turbogrupos de vapor preexistentes, en donde al menos uno de los pares de dichos turbogrupos de vapor está constituido, el primero del cual, por una primera turbina de vapor (2) y un primer generador eléctrico (6) conectados a un primer eje común (4) y, el segundo del cual, por una segunda turbina de vapor (3) y un segundo generador eléctrico (7) conectados a un segundo eje común (5), acopladas recíprocamente en una configuración tipo "cross-compound"; caracterizado en que consta de" al menos un paso de inhabilitación de una sección de alta presión (11) y de una sección de media presión (13) de la segunda 15 turbina de vapor (3); y un paso de conexión hidráulica en cascada de una sección de media presión (12) de la primera turbina de vapor (2), conectada hidráulicamente en serie en el sentido descendente de una sección de alta presión (10) de la misma primera turbina de vapor, con una sección de baja presión (14) de la primera turbina de vapor (2) y, en paralelo y directamente, con una sección de baja presión (15) de la segunda turbina de vapor (3), de tal modo que el segundo generador eléctrico (7) es accionado exclusivamente por la sección de baja presión (15) de la segunda turbina de vapor.A method for obtaining the functional reconversion in a combined cycle of a pair of pre-existing steam turbogroups, wherein at least one of the pairs of said steam turbogroups is constituted, the first of which, by a first steam turbine (2) and a first electric generator (6) connected to a first common axis (4) and, the second of which, by a second steam turbine (3) and a second electric generator (7) connected to a second common axis (5), reciprocally coupled in a "cross-compound" type configuration; characterized in that it comprises "at least one disabling step of a high pressure section (11) and a medium pressure section (13) of the second steam turbine (3); and a cascade hydraulic connection step of a medium pressure section (12) of the first steam turbine (2), hydraulically connected in series in the downward direction of a high pressure section (10) of the same first steam turbine, with a low pressure section (14) of the first steam turbine (2) and, in parallel and directly, with a low pressure section (15) of the second steam turbine (3), such that the second electric generator (7) is operated exclusively by the low pressure section (15) of the second steam turbine.
Description
Central eléctrica de ciclo combinado con turbogrupos de gas y de vapor.Combined cycle power plant with gas and steam turbogroups.
La presente invención se refiere a un método para obtener la reconversión funcional en ciclo combinado de pares de turbogrupos preexistentes.The present invention relates to a method to obtain the functional reconversion in combined cycle of pairs of pre-existing turbogroups.
La invención también se refiere a una central para la producción de energía - por medio de al menos un par de turbinas de vapor que funcionan en una configuración conocida como "cross-compound", es decir, cada turbina está dispuesta en un eje separado y acciona a su propio generador.The invention also relates to a plant for the production of energy - by means of at least a pair of steam turbines operating in a configuration known as " cross-compound ", that is, each turbine is arranged on a separate axis and It drives its own generator.
Es sabido que el "ciclo combinado" es un ciclo térmico en el que, para producir energía, la tecnología que emplea la turbina de gas se adecua con la que se sirve de la turbina de vapor utilizando, por ejemplo, los gases de escape de un turbo de gas para obtener, en una caldera, la generación del vapor necesario para activar a uno o más turbogrupos de vapor (esto es, grupos formados por una turbina de vapor y un generador eléctrico respectivo encajado mediante ranuras en el mismo eje). De esta manera, se recupera casi íntegramente la energía térmica obtenida del gas de escape del ciclo del turbo de gas, incrementando la producción de energía de la central.It is known that the "combined cycle" is a thermal cycle in which, to produce energy, the technology that employs the gas turbine fits with the one that uses the steam turbine using, for example, the exhaust gases of a gas turbo to obtain steam generation in a boiler necessary to activate one or more steam turbogroups (that is, groups formed by a steam turbine and an electric generator respective fitted by means of grooves on the same axis). This In this way, the thermal energy obtained is almost completely recovered of the exhaust gas from the gas turbo cycle, increasing the power production of the plant.
En el caso de transformar una central convencional de ciclo combinado, los sistemas para la generación de energía en ciclo combinado, aunque en teoría son ventajosos, presentan el inconveniente de tener que adaptar el ciclo termodinámico del o los generadores de vapor con respecto al tradicional ciclo de vapor, en particular en la eliminación de los "purgados" de vapor de las secciones a alta, media y baja presión del turbogrupo de vapor el cual, en un ciclo combinado, donde la energía térmica que alimenta la caldera para producir vapor proviene íntegramente del ciclo, en sentido descendente, del turbo de gas, no sólo no sería necesario, sino que incluso seria contraproducente.In the case of transforming a central Conventional combined cycle, systems for generating combined cycle energy, although in theory they are advantageous, they have the inconvenience of having to adapt the cycle thermodynamic of the steam generator (s) with respect to the traditional steam cycle, particularly in the elimination of "steam purges" of the sections at high, medium and low steam turbogroup pressure which, in a combined cycle, where the thermal energy that feeds the boiler to produce steam comes entirely from the downward cycle of the gas turbo, not only would not be necessary, but would even be counterproductive.
Además, en los ciclos combinados puede haber una o más readmisiones de vapor a lo largo de la propia turbina.In addition, in the combined cycles there may be a or more steam readmissions along the turbine itself.
Por lo tanto, en la sección de baja presión del o los turbogrupos se suministra un caudal de vapor mayor (en aproximadamente un 20%) que el concebido por los ciclos térmicos de vapor tradicionales, con el mismo caudal de vapor entrante, con una consiguiente reducción considerable en la producción, en particular debido al destacado incremento en pérdidas energéticas con los gases de escape y a la reducción paralela del grado de vacío garantizado por el condensador con los gases de escape.Therefore, in the low pressure section of the or the turbogroups are supplied with a higher steam flow (in approximately 20%) than that conceived by the thermal cycles of Traditional steam, with the same incoming steam flow, with a consequent considerable reduction in production, in particular due to the significant increase in energy losses with exhaust gases and parallel reduction of the degree of vacuum Guaranteed by the condenser with the exhaust gases.
En el caso de centrales nuevas, es necesario diseñar turbogrupos de vapor concebidos específicamente para usarse en ciclos combinados, teniendo secciones a baja presión y condensadores más grandes; asimismo, en el caso mucho más común de transformación de las antiguas centrales termoeléctricas con ciclos de vapor convencionales, es necesario sustituir el turbogrupo de vapor preexistente, o bien reutilizarlo sólo después de complejas y costosas modificaciones de la sección de baja presión y del condensador del mismo, trabajo que, además, no garantiza resultados óptimos en términos de producción de energía.In the case of new exchanges, it is necessary design steam turbogroups designed specifically for use in combined cycles, having sections at low pressure and larger capacitors; also, in the much more common case of transformation of the old thermoelectric plants with cycles of conventional steam, it is necessary to replace the turbogroup of pre-existing steam, or reuse it only after complex and costly modifications of the low pressure section and the capacitor, work that also does not guarantee results optimal in terms of energy production.
Y lo que es más, en el caso muy común de la presencia en la central tradicional que se va a convertir de dos turbogrupos de vapor de tamaño similar, uno de ellos es normalmente eliminado o reutilizado como una reserva, con el consiguiente coste económico añadido.And what is more, in the very common case of the presence in the traditional central that will be converted from two steam turbogroups of similar size, one of them is normally removed or reused as a reservation, with the consequent cost economic added.
En la DE 1007780 se describe una central de turbina de vapor donde el flujo del vapor que abandona la sección de media presión de la primera turbina es enviado, tras su tratamiento en un intercambiador de calor, exclusivamente a la sección de baja presión de la primera turbina.In DE 1007780 a central exchange of steam turbine where the steam flow leaving the section medium pressure of the first turbine is sent, after its heat exchanger treatment, exclusively to the Low pressure section of the first turbine.
El objeto de la presente invención es ofrecer un método para llevar a cabo la conversión de una central termoeléctrica tradicional de ciclo de vapor basada en un par de turbogrupos de vapor de tamaño similar, en una central de ciclo combinado por medio de la adición de al menos un turbogenerador de gas, el cual carece de los inconvenientes descritos y el que, en particular, hace posible obtener la adaptación necesaria de los turbogrupos de vapor presentes con inversiones relativamente bajas, en un corto plazo, de una manera sencilla, y consiguiendo al mismo tiempo un ritmo óptimo de producción de energía.The object of the present invention is to offer a method to carry out the conversion of a central traditional steam cycle thermoelectric based on a couple of steam turbogroups of similar size, in a cycle plant combined by adding at least one turbogenerator of gas, which lacks the described drawbacks and which, in In particular, it makes it possible to obtain the necessary adaptation of steam turbogroups present with relatively low investments, in a short term, in a simple way, and getting to it Time an optimal rate of energy production.
Es también objeto de la invención proporcionar una central para la producción de energía cuya construcción sea simple y económica, en particular en el caso de la reconversión de una central tradicional preexistente de ciclo de vapor en una central de ciclo combinado, y cuya puesta en marcha sea fiable y sencilla.It is also the object of the invention to provide a power plant for energy production whose construction is simple and economical, particularly in the case of the conversion of a pre-existing traditional steam cycle plant in a combined cycle power plant, and whose commissioning is reliable and simple.
Por consiguiente, de acuerdo con la invención se proporciona un método para obtener la reconversión funcional en ciclo combinado de pares de turbogrupos de vapor preexistentes tal y como se define en la reivindicación 1.Accordingly, according to the invention, provides a method to obtain functional reconversion in combined cycle of pre-existing steam turbogroup pairs such and as defined in claim 1.
Conforme a la invención, se describe también una central para la producción de energía por medio de al menos un par de turbinas de vapor que funcionan en configuración "cross-compound", según la reivindicación 8.According to the invention, a power plant for the production of energy by means of at least one pair of steam turbines operating in a " cross-compound " configuration according to claim 8 is also described.
En particular, en la central acorde con la invención, una sección de media presión de una primera turbina de vapor, la cual está conectada hidráulicamente en serie en el sentido descendente de una sección de alta presión de la misma, está conectada hidráulicamente en cascada, respectivamente, con una sección de baja presión de la primera turbina de vapor, por medio de una primera tubería y, en paralelo, con una sección de baja presión de una segunda turbina de vapor, por medio de una segunda tubería instalada en derivación con la primera.In particular, at the plant according to the invention, a medium pressure section of a first turbine of steam, which is hydraulically connected in series in the descending direction of a high pressure section of it, is hydraulically cascaded, respectively, with a low pressure section of the first steam turbine, by means of a first pipe and, in parallel, with a low section pressure of a second steam turbine, by means of a second pipe installed in bypass with the first.
Aquí y en adelante, el término "conectada hidráulicamente" significa la conexión que permite que un fluido (sea líquido, o como en el presente caso, gaseoso, o en la forma de vapor) fluya entre los elementos conectados. Del mismo modo, tal y como se explicará, los términos "sentido ascendente" y "sentido descendente" se refieren a la dirección del flujo de dicho fluido.Here and on, the term "connected hydraulically "means the connection that allows a fluid (be it liquid, or as in the present case, gaseous, or in the form of steam) flow between the connected elements. Similarly, as and as will be explained, the terms "ascending sense" and "downward direction" refer to the direction of the flow of said fluid.
La primera y segunda turbinas están conectadas respectivamente a un primer y un segundo generador eléctrico a través de un primer y un segundo eje, recíprocamente independientes, y siendo el segundo generador eléctrico activado exclusivamente por la sección de baja presión de la segunda turbina de vapor.The first and second turbines are connected respectively to a first and a second electric generator to through a first and a second axis, reciprocally independent, and being the second electric generator activated exclusively by the low pressure section of the second turbine steam.
Dicha central se construye utilizando el método de la invención, el cual comprende un paso de inhabilitación de una sección de alta presión y de una sección de media presión de la segunda turbina de vapor, y un paso de conexión hidráulica en cascada de la sección de media presión de la primera turbina de vapor con la sección de baja presión de la primera turbina de vapor y, en paralelo, con la sección de baja presión de la segunda turbina de vapor por medio de la instalación, en derivación con una primera tubería que conecta hidráulicamente en cascada la sección de media presión de la primera turbina de vapor con la sección de baja presión de la misma, de una segunda tubería conectada hidráulicamente en cascada con la sección de baja presión de la segunda turbina de vapor.This central is built using the method of the invention, which comprises a disabling step of a high pressure section and a medium pressure section of the second steam turbine, and a hydraulic connection step in cascade of the medium pressure section of the first turbine of steam with the low pressure section of the first steam turbine and, in parallel, with the low pressure section of the second steam turbine through the installation, bypass with a first pipe that cascades the section hydraulically medium pressure of the first steam turbine with the section of low pressure of the same, from a second connected pipe hydraulically cascaded with the low pressure section of the Second steam turbine
El paso de inhabilitación de las secciones de alta y media presión de la segunda turbina de vapor se realiza retirándola del segundo eje y, posiblemente, extrayéndola.The disabling step of the sections of high and medium pressure of the second steam turbine is performed removing it from the second axis and possibly removing it.
De este modo, es posible construir de manera fiable y sencilla, empezando con un par de turbinas de vapor preexistentes, una central para la producción de energía que presenta una configuración cross-compound completamente innovadora y la cual es particularmente adecuada para funcionar en ciclo combinado con una turbina de gas.In this way, it is possible to build in a reliable and simple way, starting with a pair of pre-existing steam turbines, a power plant that has a completely innovative cross-compound configuration and which is particularly suitable for operation in combined cycle With a gas turbine.
Las ventajas con respecto a la técnica conocida son las siguientes:The advantages over the known technique They are as follows:
- producción y potencia obtenidos superiores con el ciclo térmico de vapor que con las soluciones que prevén la adaptación de sólo una turbina y, en cualquier caso, funcionando sólo sobre un eje;- superior production and power obtained with the thermal steam cycle that with the solutions that provide for adaptation of only one turbine and, in any case, running only on an axis;
- costes inferiores con respecto a las soluciones que prevén la sustitución de las turbinas preexistentes con sólo una turbina de mayor tamaño y, de nuevo, funcionando sólo sobre un eje;- lower costs compared to solutions that provide for the replacement of pre-existing turbines with only one larger turbine and, again, running only on an axis;
- en el caso de fallo de una de las dos secciones a baja presión o de un generador, la posibilidad de continuar el funcionamiento mediante simplemente la colocación de bridas ciegas en el sentido ascendente de la sección averiada y una posible desconexión mecánica de la brida del rotor.- in case of failure of one of the two Low pressure sections or a generator, the possibility of continue operation by simply placing blind flanges upstream of the damaged section and a possible mechanical disconnection of the rotor flange.
Finalmente, la central y el método de la invención hace posible la puesta en marcha de la central en ciclo combinado de una manera rápida y sencilla, controlando con suficiente precisión la velocidad de los dos ejes por medio de unas pocas válvulas de regulación y haciendo uso del vapor disponible inmediatamente después de que la turbina de gas se haya puesto en funcionamiento.Finally, the central and the method of invention makes it possible to start the cycle plant combined in a fast and simple way, controlling with sufficient precision the speed of the two axes by means of few regulating valves and making use of available steam immediately after the gas turbine has been put into functioning.
Los objetos y ventajas adicionales de la invención quedarán claros a partir de la siguiente descripción de un ejemplo no limitativo de la misma, meramente proporcionada por medio de un ejemplo y con referencia a la figura que se acompaña de los dibujos, la cual ilustra esquemáticamente una central para la producción de energía en ciclo combinado, en configuración cross-compound sobre dos ejes.The objects and additional advantages of the invention will become clear from the following description of a non-limiting example thereof, merely provided by means of an example and with reference to the accompanying figure of the drawings, which schematically illustrates a central for the production of energy in combined cycle, in cross-compound configuration on two axes.
Con referencia a la única figura anteriormente mencionada, se indica como un todo (1) una central para la producción de energía eléctrica por medio de al menos un par de turbinas de vapor (2, 3) de tamaño similar, funcionando en configuración "cross-compound"; en particular la central (1) comprende una primera turbina de vapor (2) la cual está acoplada sobre un primer eje (4) con un primer generador eléctrico (6), y una segunda turbina de vapor (3) la cual está acoplada sobre un segundo eje (5) con un segundo generador eléctrico (7); los generadores (6, 7) están entonces conectados de una manera conocida, y en cualquier caso obvia para aquellos expertos en la técnica, a una fuente de energía eléctrica (9).With reference to the only figure mentioned above, a power plant for the production of electric power is indicated as a whole (1) by means of at least one pair of steam turbines (2, 3) of similar size, operating in " cross configuration" -compound "; in particular the central (1) comprises a first steam turbine (2) which is coupled on a first axis (4) with a first electric generator (6), and a second steam turbine (3) which is coupled on a second shaft (5) with a second electric generator (7); the generators (6, 7) are then connected in a known manner, and in any case obvious to those skilled in the art, to a source of electrical energy (9).
La turbina (2) consta de una sección de alta presión (10), una sección de media presión (12) y una sección de baja presión (14), todas ellas conectadas, de forma recíproca, hidráulicamente en cascada; estando adaptado un condensador conocido (16) en el sentido descendente de la sección de baja presión (14).The turbine (2) consists of a high section pressure (10), a medium pressure section (12) and a section of low pressure (14), all of them connected, reciprocally, hydraulically cascaded; a capacitor being adapted known (16) in the downward direction of the low section pressure (14).
Aquí y en adelante, los términos "sentido ascendente" y "sentido descendente" se refieren a la dirección del flujo del fluido de accionamiento (vapor) en la central (1), indicado esquemáticamente mediante las flechas de la figura.Here and on, the terms "meaning ascending "and" descending direction "refer to the flow direction of the drive fluid (steam) in the central (1), indicated schematically by the arrows on the figure.
La turbina (3) comprende una sección de alta presión (11) y una sección de media presión (13), indicadas sólo de manera esquemática mediante líneas de puntos en la figura, y una sección de baja presión (15), en cuyo sentido descendente está adaptado hidráulicamente en serie un condensador (17).The turbine (3) comprises a high section pressure (11) and a medium pressure section (13), indicated only from schematically by dotted lines in the figure, and a low pressure section (15), in whose downward direction is hydraulically adapted in series a condenser (17).
De acuerdo con un aspecto de la invención, las secciones (11 y 13) han sido aisladas hidráulicamente y posiblemente extraídas del eje (5), para de este modo inutilizarlas; además, para compensar mecánicamente su ausencia, el eje (5) está provisto de un cojinete axial (18) (u otro cojinete de empuje equivalente), por ejemplo instalado en la parte del eje (5) liberada por la extracción de las secciones (11 y 13), de tal modo que no se produce ningún incremento en las dimensiones originales de la turbina (3).According to one aspect of the invention, the sections (11 and 13) have been hydraulically isolated and possibly removed from the shaft (5), to stop disable them; also, to mechanically compensate for its absence, the shaft (5) is provided with an axial bearing (18) (or other bearing of equivalent thrust), for example installed on the shaft part (5) released by extracting sections (11 and 13), thereby that there is no increase in the original dimensions of the turbine (3).
La central ilustrada (1) es una central de ciclo combinado y además contiene al menos una turbina de gas (20), la cual activa un generador eléctrico respectivo (21), una caldera (22) para la producción de vapor que comprende al menos un miembro de sobrecalentamiento (23) y al menos un miembro de resobrecalentamiento (24), consistiendo en haces de tubos dispuestos dentro de un único bastidor para formar la caldera (22) (en la figura que se acompaña se ha representado de manera esquemática la caldera (22) estando aparentemente dividida en dos elementos (23, 24) para meramente simplificar el esquema de las conexiones hidráulicas y, por tanto, facilitar la comprensión de la figura en sí misma), y una tubería (25) para suministrar el gas de escape desde la turbina de gas (20) hasta la caldera (22) para de esta forma suministrar energía térmica a la misma.The illustrated panel (1) is a cycle plant combined and also contains at least one gas turbine (20), the which activates a respective electric generator (21), a boiler (22) for steam production comprising at least one member overheating (23) and at least one member of overheating (24), consisting of bundles of pipes arranged within a single frame to form the boiler (22) (in the accompanying figure has been schematically represented the boiler (22) being apparently divided into two elements (23, 24) to merely simplify the connection scheme hydraulic and therefore facilitate the understanding of the figure in itself), and a pipe (25) to supply the exhaust gas from the gas turbine (20) to the boiler (22) for this form supply thermal energy to it.
La caldera (22) presenta una chimenea de escape (26) para los gases de escape de la turbina de gas (20), y medios de entrada de agua (27) para la generación de vapor sobrecalentado en los elementos (23 y 24), lo cuales trabajan generalmente en ciclo cerrado, de una manera conocida, con los condensadores (16 y 17), tal y como se muestra esquemáticamente mediante líneas de puntos en el dibujo.The boiler (22) has an exhaust chimney (26) for the exhaust gases of the gas turbine (20), and means water inlet (27) for the generation of superheated steam in the elements (23 and 24), which generally work in closed cycle, in a known way, with the capacitors (16 and 17), as shown schematically by lines of points in the drawing.
La central (1) comprende también un primer ramal de circuito hidráulico (30) para conectar el miembro de sobrecalentamiento (23) con la sección de alta presión (10) de la turbina de vapor (2), un segundo ramal de circuito hidráulico (32), a cuyo largo está insertado hidráulicamente en serie el miembro de resobrecalentamiento (24), para conectar la sección de alta presión (10) con la sección de media presión (12) de la turbina de vapor (2), un primer medio de desviación (consistente en una tubería (34)) dispuesto hidráulicamente en paralelo con el ramal de circuito hidráulico (30) para conectar el miembro de sobrecalentamiento (23) con el ramal (32), en el sentido ascendente del miembro de resobrecalentamiento (24), a través de una primera válvula estranguladora (35), y un segundo medio de desviación (consistente en una tubería (36)) adaptado hidráulicamente en paralelo al segundo ramal (32) (en este caso una derivación del mismo está inmediatamente en el sentido descendente del miembro de resobrecalentamiento (24)) para conectar el miembro de resobrecalentamiento (24) con al menos uno de los condensadores (16, 17) a través de una segunda válvula estranguladora (37).The control unit (1) also comprises a first branch hydraulic circuit (30) to connect the member of overheating (23) with the high pressure section (10) of the steam turbine (2), a second branch of hydraulic circuit (32), at whose length the member of overheating (24), to connect the high pressure section (10) with the medium pressure section (12) of the steam turbine (2), a first means of diversion (consisting of a pipe (34)) hydraulically arranged in parallel with the branch of hydraulic circuit (30) to connect the member of overheating (23) with the branch (32), upwards of the resheating member (24), through a first throttle valve (35), and a second bypass means (consisting of a pipe (36)) hydraulically adapted in parallel to the second branch (32) (in this case a derivation of the same is immediately in the downward direction of the member of overheating (24)) to connect the member of overheating (24) with at least one of the condensers (16, 17) through a second throttle valve (37).
Las válvulas (35 y 37), con el fin de facilitar la etapa de puesta en marcha de la central (1), son de regulación (en el sentido que sea posible regular el estrangulamiento así como la completa apertura/cierre) y pueden estar provistas, en el sentido ascendente, de válvulas de cierre (38) las cuales cumplen el propósito de aislar las tuberías (34, 36) cuando sea necesario aislar los medios de desviación después de una fuga, debido a un fallo, de las válvulas de regulación (35, 37).The valves (35 and 37), in order to facilitate the start-up stage of the plant (1), are of regulation (in the sense that it is possible to regulate the strangulation as well as full opening / closing) and may be provided, in the sense ascending, of shut-off valves (38) which meet the purpose of insulating the pipes (34, 36) when necessary isolate the diversion means after a leak, due to a failure of the control valves (35, 37).
El ramal (30) está preferiblemente dotado de una pluralidad de válvulas de regulación respectivas (40) dispuestas entre sí en paralelo, mientras se prevé una pluralidad de válvulas interceptoras (41), también dispuestas entre sí en paralelo, en el sentido descendente del miembro de resobrecalentamiento (24) y en el sentido ascendente de la sección de media presión (12) del ramal (32), acoplando la tubería de desviación (36) en derivación con el ramal (32) en el sentido ascendente de las válvulas interceptoras (41).The branch (30) is preferably provided with a plurality of respective regulating valves (40) arranged each other in parallel, while providing a plurality of valves interceptors (41), also arranged in parallel, in the descending direction of the resheating member (24) and in the ascending direction of the medium pressure section (12) of the branch (32), coupling the bypass pipe (36) in bypass with the branch (32) upstream of interceptors (41).
La sección de media presión (12) de la turbina (2) está conectada de una manera conocida con la sección de baja presión (14) de la misma turbina (2) por medio de una primera tubería (42).The medium pressure section (12) of the turbine (2) is connected in a known way with the low section pressure (14) of the same turbine (2) by means of a first pipe (42).
Asimismo, de acuerdo con la invención, la sección de media presión (12) de la turbina (2) está también conectada, en paralelo, con la sección de baja presión (15) de la segunda turbina de vapor (3), en este caso por medio de una segunda tubería (44) instalada en derivación con la primera tubería (42); como las secciones (11 y 13) de la turbina (3) no son operativas, conforme con la descripción anterior, el generador eléctrico (7) es accionado, por tanto, exclusivamente por la sección de baja presión (15) de la turbina de vapor (3).Also, according to the invention, the medium pressure section (12) of the turbine (2) is also connected, in parallel, with the low pressure section (15) of the second steam turbine (3), in this case by means of a second pipe (44) installed in bypass with the first pipe (42); as the sections (11 and 13) of the turbine (3) are not operational, In accordance with the above description, the electric generator (7) is operated, therefore, exclusively by the low pressure section (15) of the steam turbine (3).
Según la invención, la central (1) comprende también una tercera tubería (45) para conectar la tubería (44) con el ramal de circuito hidráulico (32), en el sentido ascendente del miembro de resobrecalentamiento (24), en este caso en correspondencia con un empalme (46) al cual converge también la tubería (34), de tal modo que la tubería (45) está conectada directamente con el primer miembro de desviación definido por la propia tubería (34). La tubería (45), como se verá a continuación, se utiliza en el paso de puesta en marcha de la central (1).According to the invention, the central (1) comprises also a third pipe (45) to connect the pipe (44) with the hydraulic circuit branch (32), in the upward direction of the overheating member (24), in this case in correspondence with a joint (46) to which the pipe (34), such that the pipe (45) is connected directly with the first deviation member defined by the own pipe (34). The pipe (45), as will be seen below, It is used in the start-up step of the control panel (1).
De acuerdo con un aspecto preferido de la invención, una válvula anti-retorno (50) está dispuesta en serie a lo largo del ramal de circuito hidráulico (32), inmediatamente en el sentido descendente de la sección de alta presión (10) y en el sentido ascendente del empalme de conexión (46) del primer medio de desviación (34), con la tubería (45) y con el propio ramal (32).According to a preferred aspect of the invention, a non-return valve (50) is arranged in series along the hydraulic circuit branch (32), immediately downstream of the high section pressure (10) and upstream of the connection joint (46) of the first diversion means (34), with the pipe (45) and with the branch itself (32).
Finalmente, la central (1) mostrada comprende una primera válvula (55) (posiblemente de regulación) colocada en serie en la tubería (45) y una segunda válvula (56) (también posiblemente de regulación y que se muestra mediante líneas de puntos, puesto que no es estrictamente necesaria, y que puede ser por tanto omitida) colocada en serie en la tubería (42), en el sentido descendente de un empalme (57) en derivación desde la tubería (44) hasta la tubería (42).Finally, the exchange (1) shown comprises a first valve (55) (possibly regulating) placed in series in the pipe (45) and a second valve (56) (also possibly of regulation and shown by lines of points, since it is not strictly necessary, and that can be therefore omitted) placed in series in the pipe (42), in the descending direction of a junction (57) in derivation from the pipe (44) to the pipe (42).
Conforme al método de la invención, la central (1) se obtiene mediante la reconversión funcional en ciclo combinado con la turbina de gas (20) de un par de turbogrupos de vapor preexistentes de tamaño similar, tales como por ejemplo los dos grupos constituidos respectivamente por la turbina (2), con el eje (4) y el generador (6), y por la turbina (3), con el eje (5) y el generador (7), las cuales están recíprocamente acopladas en una innovadora configuración tipo "cross-compound".According to the method of the invention, the power plant (1) is obtained by the functional reconversion in combined cycle with the gas turbine (20) of a pair of pre-existing steam turbogroups of similar size, such as for example the two groups constituted respectively by the turbine (2), with the shaft (4) and the generator (6), and by the turbine (3), with the shaft (5) and the generator (7), which are reciprocally coupled in an innovative configuration type " cross-compound ".
El método de la invención, de hecho, comprende un paso de inhabilitación de las secciones de alta y media presión de uno de los dos turbogrupos presentes, en este caso de las secciones (11 y 13) de la turbina (3), y un paso de conexión hidráulica en cascada de las secciones de media presión del otro turbogrupo, en este caso de la sección (12) de la turbina (2), con la sección de baja presión restante del primer turbogrupo, en este caso la sección (15) de la turbina (3), la cual está por tanto conectada a la sección (12) en paralelo con la sección (14), aunque estando en un eje diferente al eje (4), en este caso el eje (5).The method of the invention, in fact, comprises a disabling step of the high and medium pressure sections of one of the two turbogroups present, in this case of the sections (11 and 13) of the turbine (3), and a connecting step cascade hydraulics of the medium pressure sections of the other turbogroup, in this case of section (12) of the turbine (2), with the remaining low pressure section of the first turbogroup, in this case the section (15) of the turbine (3), which is therefore connected to section (12) in parallel with section (14), although being on an axis different from the axis (4), in this case the axis (5).
La etapa de inhabilitación de las secciones (11 y 13) se lleva a cabo preferiblemente mediante la extracción mecánica de las mismas (es decir, de los rotores correspondientes) del eje (5); seria posible obtener un resultado similar mediante el aislamiento hidráulico de las mismas, de tal modo que, en cualquier caso, queden inutilizadas.The stage of disabling the sections (11 and 13) is preferably carried out by extraction their mechanics (that is, the corresponding rotors) of the shaft (5); it would be possible to obtain a similar result by hydraulic insulation thereof, such that, in any In case, they are disabled.
A continuación, para realizar el paso antes mencionado de conexión hidráulica en cascada de la sección (12) con la sección (15), es necesario modificar la central preexistente mediante la instalación de la tubería (44) en derivación con la tubería (42).Then, to perform the step before mentioned cascade hydraulic connection of section (12) with section (15), it is necessary to modify the pre-existing exchange by installing the pipe (44) in bypass with the pipe (42).
Por último, la transformación de la central preexistente en la central (1) se completa mediante un paso de organización de antemano de los medios necesarios para la obtención, en un ciclo combinado con la turbina de gas (20), de la puesta en marcha de las turbinas (2 y 3).Finally, the transformation of the plant pre-existing in the exchange (1) is completed by a step of organization in advance of the means necessary for the obtaining, in a combined cycle with the gas turbine (20), of the start-up of the turbines (2 and 3).
Dicho paso concibe la instalación de medios de desviación respectivamente para la sección de alta presión (10) y la sección de media presión (12) de la turbina de vapor (2), lo cual se efectúa por medio de: la instalación y la conexión de las tuberías (34 y 36), con las válvulas respectivas (35, 37); la instalación hidráulicamente en serie, inmediatamente en el sentido ascendente del miembro de resobrecalentamiento (24), de la válvula anti-retomo (50) con las tuberías que establecen la conexión hidráulica en cascada entre las secciones (10 y 12); la definición del ramal de circuito hidráulico (32); y la instalación de la tubería (45) con la válvula (55).Said step conceives the installation of means of deviation respectively for the high pressure section (10) and the medium pressure section (12) of the steam turbine (2), what which is done through: the installation and connection of the pipes (34 and 36), with the respective valves (35, 37); the hydraulically installed in series, immediately in the direction ascending of the overheating member (24), of the valve anti-return (50) with the pipes that establish the cascade hydraulic connection between sections (10 and 12); the definition of the hydraulic circuit branch (32); and the installation of the pipe (45) with the valve (55).
En último lugar, preferentemente la válvula (56) está también instalada hidráulicamente en serie en la tubería (42), en el sentido descendente del empalme (57).Lastly, preferably the valve (56) It is also hydraulically installed in series in the pipeline (42), in the downward direction of the joint (57).
Es preciso hacer notar que el paso de inhabilitación de las secciones de alta y media presión (11, 13) de la segunda turbina de vapor (3) implica necesariamente la instalación sobre el segundo eje (5) del cojinete de empuje axial (18) u otro cojinete de empuje equivalente, para equilibrar la reacción axial que produce en uso el flujo de vapor que atraviesa el rotor de la sección restante (15).It should be noted that the passage of disabling of the high and medium pressure sections (11, 13) of the second steam turbine (3) necessarily implies the installation on the second shaft (5) of the axial thrust bearing (18) or other equivalent thrust bearing, to balance the axial reaction that produces the flow of steam in use the rotor of the remaining section (15).
Sobre la base de la descripción anterior es evidente que para obtener la central (1) empezando desde una central tradicional basada únicamente en las turbinas (2 y 3) es necesario realizar sólo una labor limitada, muy simple y económica, aparte de la instalación ex novo de la turbina de gas (20). Además, gracias a la estructura de la central (1) descrita su puesta en marcha es particularmente sencilla, rápida y fiable.On the basis of the above description it is clear that to obtain the plant (1) starting from a traditional plant based solely on the turbines (2 and 3) it is necessary to carry out only limited work, very simple and economical, apart from the former installation de novo of the gas turbine (20). In addition, thanks to the structure of the exchange (1) described, its commissioning is particularly simple, fast and reliable.
En efecto, la turbina de gas (20) empezará comenzando a producir energía a través del generador (21) y las válvulas (35, 37) se abrirán (las válvulas (38), si están presentes, están siempre abiertas, excepto cuando se producen condiciones de emergencia), dejando las válvulas (40, 41) (o posibles válvulas de emergencia respectivas (70) dispuestas en el sentido ascendente de éstas) cerradas, para de este modo activar los medios de desviación (34 y 36).In effect, the gas turbine (20) will start beginning to produce energy through the generator (21) and the valves (35, 37) will open (valves (38), if they are present, they are always open, except when they occur emergency conditions), leaving the valves (40, 41) (or possible respective emergency valves (70) arranged in the upward direction of these) closed, to activate the means of deviation (34 and 36).
En este paso las turbinas (2, 3) están inactivas y el flujo de vapor que empieza a ser generado por la caldera (22), atravesada por los gases de escape calientes de la turbina (20), no puede entrar y permanece retenido en la sección (10) gracias a la presencia de la válvula (50).In this step the turbines (2, 3) are inactive and the steam flow that begins to be generated by the boiler (22), crossed by the hot exhaust gases of the turbine (20), not can enter and remain held in section (10) thanks to the presence of the valve (50).
Posteriormente, la válvula (55) está parcialmente abierta permitiendo que parte del vapor "frió" que ha sufrido, de una manera conocida, una primera expansión y "atemperado" (inyección de agua) a través de la válvula (35), pero que no ha atravesado todavía el miembro de resobrecalentamiento (24), sea alimentado por ambas secciones de baja presión (14 y 15) de las turbinas (2 y 3); los ejes (4 y 5) comienzan a rotar haciendo girar a los generadores (6 y 7).Subsequently, the valve (55) is partially open allowing some of the steam "cold" that has undergone, in a known way, a first expansion and "tempered" (water injection) through the valve (35), but that has not yet gone through the member of overheating (24), be fed by both sections of low pressure (14 and 15) of the turbines (2 and 3); the axes (4 and 5) they start rotating by turning the generators (6 and 7).
A continuación, de nuevo, las válvulas (41) parcialmente abiertas, permiten que parte del vapor alcance la sección de media presión (12), lo que produce una aceleración mayor del eje (4) con respecto al (5), con el fin de lograr aproximadamente la misma velocidad en ambos ejes (4, 5) antes de que conecten en paralelo (de una manera conocida) a los generadores (6, 7) lo cual ocurre a una velocidad de rotación menor que la nominal.Then again, the valves (41) partially open, allow part of the steam to reach the medium pressure section (12), which results in greater acceleration of the axis (4) with respect to (5), in order to achieve approximately the same speed on both axes (4, 5) before connect in parallel (in a known way) to the generators (6, 7) which occurs at a rotation speed less than the nominal.
Una vez que se ha obtenido una cantidad de vapor suficiente en la caldera (22), las válvulas (40, 41) se abren y, al mismo tiempo, las válvulas (35, 37) se cierran completamente, obligándolas a la configuración de accionamiento; una vez que ha cesado la puesta en marcha transitoria, es decir, cuando la central (1) está en un estado estacionario, la válvula (56) es útil para igualar los caudales del vapor dirigidos hacia las secciones de baja presión (14 y 15) de los dos ejes (4, 5).Once an amount of steam has been obtained enough in the boiler (22), the valves (40, 41) open and, at at the same time, the valves (35, 37) close completely, forcing them to drive configuration; once it has the temporary start-up ceased, that is, when the central (1) is in a stationary state, the valve (56) is useful for equalize the flow rates of the steam directed towards the sections of low pressure (14 and 15) of the two axes (4, 5).
De hecho, asumiendo que la tubería (42) es, por razones obvias de disposición, más corta que la tubería (44), existiría un caudal de vapor mayor hacia la sección de baja presión (14) del eje (4) con respecto a la sección de baja presión (15) del eje (5) (debido a las pérdidas de carga inferiores resultantes de la longitud más corta).In fact, assuming that the pipe (42) is, by obvious reasons for disposal, shorter than the pipe (44), there would be a higher steam flow to the low pressure section (14) of the shaft (4) with respect to the low pressure section (15) of the axis (5) (due to lower load losses resulting from the shorter length).
Por consiguiente, mediante el estrangulamiento apropiado de la válvula (56) (una vez que está en operación manual una tantum la cual no es necesario repetir durante el funcionamiento normal de la central (1)), de tal modo que la pérdida de carga a lo largo de la tubería (42) más corta ha aumentado adecuadamente, se obtendría la perfecta equiparación de los caudales; sería posible analizar de una manera sencilla la obtención de dicha equiparación mediante una mera lectura de las presiones de vapor en el sentido descendente.Therefore, by proper throttling of the valve (56) (once a tantum is in manual operation which it is not necessary to repeat during the normal operation of the control unit (1)), so that the loss of load a along the shorter pipe (42) it has increased properly, the perfect equalization of the flow rates would be obtained; it would be possible to analyze in a simple way the obtaining of said comparison by a mere reading of the vapor pressures in the downward direction.
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